烏蘭察布春季干旱對農牧林果的影響及抗旱人工增雨作業(yè)個例分析

摘" 要：通過對烏蘭察布市2023年4月2日至4日大范圍的強降水天氣過程進行分析，并對人工增雨作業(yè)情況進行總結，此次降水過程量為19.8～58.7 mm，最大積雪深度23 cm，此次降水過程降水量級較大，突破同期歷史極值。針對此次過程，抓住有利時機積極開展人工增雨作業(yè)，作業(yè)效果明顯。此次降水過程人工增雨效果顯著，可有效緩解干旱，極大改善土壤墑情，對牧草返青、濕地湖泊補水十分有利，降水增加空氣和地表濕度，對降低森林草原火險等級有積極作用，更能抑制沙塵天氣發(fā)展，有效凈化空氣，同時，為小麥、馬鈴薯、玉米和燕麥等經(jīng)濟作物種植提供有利條件，對當?shù)剞r牧業(yè)生產起到指導作用，促進農業(yè)經(jīng)濟有利發(fā)展。

關鍵詞：強降水；人工增雨；干旱；墑情；農業(yè)

中圖分類號：P481" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）15-0061-04

Abstract： Through the analysis of the large-scale heavy precipitation weather process in Wulanchabu City from April 2 to 4， 2023， and the summary of the artificial precipitation operation， the precipitation process is between 19.8 and 58.7 mm， and the maximum snow depth is 23 cm. The precipitation process is of a large order of magnitude， breaking through the historical extreme value of the same period. In view of this process， seize the favorable opportunity to actively carry out artificial rain enhancement operation， the operation effect is obvious. The artificial rain enhancement effect of this precipitation process is remarkable， which can effectively alleviate the drought， greatly improve the soil moisture， and is also very beneficial to the greening of forage grass and the replenishment of wetlands and lakes. Precipitation will increase the air and surface humidity， play a positive role in reducing the fire danger level of forest and grassland， restrain the development of sand and dust weather， and effectively purify the air. At the same time， it provides favorable conditions for the planting of economic crops such as wheat， potato， corn and oats. It plays a guiding role in local agriculture and animal husbandry production and promotes the favorable development of agricultural economy.

Keywords： heavy precipitation; artificial precipitation; drought; soil moisture; agriculture

烏蘭察布市（以下簡稱“我市”）位于內蒙古中部地區(qū)，屬于典型的溫帶半干旱大陸性季風氣候。隨著全球氣候變暖，氣象災害逐漸呈現(xiàn)突發(fā)性強、頻率高的特點，烏蘭察布地區(qū)基本上是“十年九旱”。因此，為有效應對干旱帶災害對農牧林果生長發(fā)育帶來的影響，確保農牧業(yè)生產過程中的水分供應，在干旱少雨的季節(jié)積極開展人工增雨作業(yè)，最大限度地增加空中云水資源利用率，緩解前期旱情，為我市經(jīng)濟作物小麥、馬鈴薯、玉米和燕麥等經(jīng)濟作物提供有利生長條件，在為農抗旱減災、降低森林防火、改善生態(tài)環(huán)境等方面起到指導意義。

1" 烏蘭察布市地理及氣候特征

1.1" 地理特征

烏蘭察布地處中國正北方，位于內蒙古自治區(qū)中部，地理位置處于北緯40°10′～43°28′，東經(jīng)110°21′～114°49′。烏蘭察布地形復雜、地貌多樣，處在陰山山脈橫亙中部，形成南北低、中間隆起的地形地勢，海拔在1 595～2 150 m。大青山以南部分前山地區(qū)和北部后山地區(qū)有不同的氣候區(qū)域，前山以丘陵、山地為主，后山以丘陵、草原為主。境內區(qū)域分布有黃旗海、岱海等較大的湖泊。東部與河北省、錫林郭勒盟相鄰，南部與山西省、呼和浩特毗連，西北部與包頭、蒙古國相接，總面積為5.45萬km2。

1.2" 氣候特征

烏蘭察布氣候特點是四季分明，氣候冷涼，日照充足，晝夜溫差大。春季氣候干燥，少雨多大風天氣；夏季短促，降水集中在7—8月，雨熱同步；秋季涼爽，初霜早；冬季漫長寒冷，多寒潮天氣。據(jù)氣象資料統(tǒng)計，烏蘭察布市年平均氣溫4.5 ℃，最低值位于察右中旗2.1 ℃，最高值位于涼城縣5.9 ℃；年平均降水量150～450 mm；大于等于10 ℃的活動積溫在1 700～2 700 ℃，無霜日90～140 d。按照當?shù)貧夂蛱攸c，適宜種植馬鈴薯、玉米、蔬菜和雜糧雜豆等經(jīng)濟作物。烏蘭察布市氣象災害頻繁發(fā)生，干旱、大風、低溫冷害、洪澇、冰雹及霜凍等氣象災害交替出現(xiàn)，具有明顯的區(qū)域性和季節(jié)性，并且為多災并發(fā)。其中干旱、冰雹、霜凍等農業(yè)氣象災害在馬鈴薯生長發(fā)育期發(fā)生較為頻繁。

2" 烏蘭察布市干旱災害特征

干旱是最為頻繁、對農牧林果影響最大的氣象災害。從水分平衡角度看，蒸發(fā)量遠遠大于降水量。烏蘭察布年蒸發(fā)量為1 900～2 700 mm，一般為年降水量的5～10倍，尤其是4、5、6月的蒸發(fā)量竟達同期降水量的10～22倍，這是“十年九春旱”的主要原因。干旱一般在各個季節(jié)都有發(fā)生，對農牧林果的影響在不同季節(jié)也不盡相同。干旱風險等級與全市農業(yè)種植分布規(guī)律基本一致，農業(yè)相對集中、密度大、降水少的地區(qū)干旱風險較高，為全市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和人民群眾生命財產安全帶來了嚴重威脅。干旱從時段上分為春旱、夏旱、秋旱。

春旱一般指4—6月上旬期間發(fā)生的干旱，主要由于上年秋雨少，冬雪少，次年4—5月又無10 mm以上的降水而形成的干旱。春旱與春季降雨量有直接關系，但春季溫度高低、大風強度、抓苗雨的遲早及上一年底墑情都對春季干旱有不同程度的影響。春旱對我市農業(yè)生產影響最大，發(fā)生頻次也最高。

夏旱分為初夏旱和盛夏旱。一般指6月中旬至8月上旬期間發(fā)生的干旱現(xiàn)象，初夏旱對返青后牧草的生長影響較大，因返青后牧草生長迅速，需水量逐步增多，如遇干旱，就會出現(xiàn)青草枯萎發(fā)黃，俗稱“回頭”，干旱繼續(xù)發(fā)展牧草就會枯死。同時也會影響正處拔節(jié)期玉米的正常生長。盛夏旱又稱伏旱，此時段正值大地作物生長旺盛階段，如遇到干旱，嚴重影響農作物生長發(fā)育和最終品質產量，所以有“伏旱丟一半”的說法。

秋旱一般指8月下旬至9月中旬出現(xiàn)的干旱。對烏蘭察布當年農業(yè)影響不大，但對牧業(yè)影響較大，會導致牧草早枯，青飼期縮短，對牲畜保膘及越冬不利，對次年底墑影響較大。

3" 春季干旱對烏蘭察布農牧林果的影響

3.1" 對農業(yè)的影響

烏蘭察布地區(qū)主要經(jīng)濟作物有春小麥、馬鈴薯、玉米等作物。在每年4月下旬到5月上旬，正值春小麥、馬鈴薯、玉米及燕麥等農作物播種期，由于去年農業(yè)底熵較差，冬春季節(jié)無有效降水補充，春季干旱發(fā)生時，會影響到春季作物播種的時期，因水分缺失，造成種子發(fā)芽困難，嚴重阻礙農作物的正常生長發(fā)育。農作物不同生長發(fā)育階段對干旱災害敏感性有所不同。遇到春季干旱時，小麥作物處于幼穗分化階段，處于農作物需水關鍵期，為滿足旺盛的新陳代謝，其需水量占整個生育期需水總量的60%以上，而土壤含水量低，會因為水分虧缺而使作物葉片無法正常進行光合作用，影響小麥作物正常生長發(fā)育。5月上旬正值馬鈴薯、玉米、燕麥播種-出苗期。春季干旱嚴重時，大部分耕地因干旱無法播種，造成馬鈴薯、玉米播種后不出苗或嚴重缺苗斷壟，影響農業(yè)生產。

3.2" 對畜牧業(yè)的影響

烏蘭察布北部地區(qū)主要以草原畜牧業(yè)為主。每年4月上旬，受前期干旱影響，牧草返青推遲，分枝受阻，放牧的牲畜啃食牧草根莖，致使草地缺苗，植被蓋度降低，生產力和固土保水能力下降。因干旱牧草返青推遲10～15 d，牧草低矮稀少，草尖枯黃，20%～30%牲畜仍處于饑餓狀態(tài)，牛、羊被迫倒場，牲畜飲水和草料的供給不能保證，致使牲畜掉膘，生長發(fā)育受阻，甚至發(fā)生幼畜死亡的現(xiàn)象。干旱還造成地下水位下降，井水干涸，水源枯竭，人畜飲水十分困難，如四子王旗井水水位較常年下降2/3。興和縣部分鄉(xiāng)村，生活飲水發(fā)生困難。

3.3" 對林果的影響

烏蘭察布地區(qū)主要栽植有金紅蘋果、李子、葡萄等樹種。每年4月下旬，結合當?shù)卦炝值貕K的自然條件，正值栽植果樹經(jīng)濟林、灌木經(jīng)濟林等的時段。春季發(fā)生干旱時，對于林果樹木而言，會破壞果樹根系吸水和葉片蒸騰保持的平衡關系，根系對干旱災害的抵抗力遠比葉子要低得多，由于土壤干旱，根系長時間缺水，會加快根系木質化。在嚴重缺水時，樹木體內缺水，葉片不能正常進行蒸騰作用，稍經(jīng)太陽照射，樹溫會急劇上升，葉子對水分的吸收能力大于根部，會造成根系呼吸作用減弱或停止，葉片衰老加速離層脫落，造成生理性落葉現(xiàn)象，以致萎蔫，嚴重影響樹木生長發(fā)育，同時也會加重圓斑根腐病等根部病害的發(fā)生，最終降低果實品質和產量。

4" 烏蘭察布市春季一次強降水過程人工增雨個例分析

4.1" 前期氣候及土壤墑情概況

2023年春季以來（3月1—30日），全市平均氣溫0.7 ℃，較常年同期偏高2.5 ℃；全市平均降水量為1.5 mm，較常年同期偏少78.3%。前期我市土壤墑情較差，根據(jù)3月下旬監(jiān)測結果顯示，全市以三類墑為主，占總面積的89.6%，一、二類墑僅占10.4%。烏蘭察布大部分地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的干旱，根據(jù)氣象臺預報與區(qū)局會商意見，4月2—4日烏蘭察布市又一次明顯強降水過程，針對此次過程，密切關注天氣變化，及時修訂人工增雨作業(yè)計劃，積極開展作業(yè)。

4.2" 天氣條件分析

從2023年4月2日8時—4日20時，500 hPa處烏拉爾山槽加深成渦，并向東移動，在我市出現(xiàn)一次范圍廣、量級大的強降水過程。2日8時（圖1）低渦位于我市上空，同時低空配合有偏南風與西南風垂直風切變，有較強的摩擦輻合上升運動。8時我國中東部有一條明顯的偏南暖濕氣流通道建立，并緩慢東移，與北方來的冷空氣相遇，急流輸送水汽和熱量，在北進過程中會因熱力作用產生上升運動。925 hPa至地面形成強烈的位溫線密集鋒生區(qū)，偏北冷空氣和偏南暖濕氣流匯合，低層輻合，高層幅散，高低空動力耦合形成深厚垂直上升運動區(qū)，14時垂直上升速度達到0.5 m/s，且850 hPa比濕達到6～7 g/kg。同時地面冷高壓前沿冷鋒緩慢南下，我市處于地面倒槽頂部，地面偏北冷空氣和偏南暖濕氣流匯合，有上升運動。

3日8時低渦分裂，如圖2所示，北渦東移速度較快，南渦穩(wěn)定少動，烏蘭察布處于低壓的低前部，處于正渦度平流區(qū)，東部高壓脊穩(wěn)定少動，有利于輻合抬升運動。11時高壓逐漸壓入我市，我市處于高壓東南部，低層有偏東風，形成冷墊，中高層有暖濕急流維持，并有偏東風和西南風垂直風切變，暖濕氣流在冷墊上爬升。整層水汽通量偏強，濕層深厚，地面到500 hPa為飽和區(qū)，3日20時東南風急流輸送暖濕空氣，一直持續(xù)到4日。

受冷空氣侵入影響，烏蘭察布市北部地區(qū)在2日10時近地面氣溫為0 ℃以下，但850 hPa以上仍在0 ℃以上，降水相態(tài)以雨為主，11時該地區(qū)850 hPa溫度降至0 ℃以下，雨轉雪；22時，近地面整層溫度轉為0 ℃以下，大部地區(qū)轉為雪。

4.3" 降水過程分析

2023年4月2日8時開始，隨著降水云系移入我市北部地區(qū)，此次過程水汽條件充沛，大部分地區(qū)相對濕度達到90%以上，我市北部四子王旗開始降水，主要降水時段出現(xiàn)在2日午后至3日，全市由雨轉雨夾雪或雪，局部地區(qū)出現(xiàn)大暴雪。4日午后，隨著主體云系移出我市，降水結束。

4.4" 作業(yè)過程分析及預報

根據(jù)市氣象臺預報，受高空槽和地面倒槽共同影響，我市將出現(xiàn)明顯降水天氣過程。2023年4月2日8時至3日8時，大部地區(qū)中雨，局地大雨，白天以雨為主，夜間轉為雨夾雪，北部轉為雨夾雪或雪；3日8時至4日8時，北部中到大雪，局部地區(qū)偏大，量級5～10 mm，南部雨夾雪，量級在5～10 mm。

4.5" 增雨作業(yè)情況

為緩解烏蘭察布全市干旱情況，針對2023年4月2日至4日過程，我市有作業(yè)潛力。根據(jù)預報結論分析，2023年4月2日8時至4日8時，全市各旗縣氣象局人工影響天氣人員做好各項準備工作，抓住最佳時機開展地面火箭人影作業(yè)，并邀請內蒙古氣象局人影中心增雨飛機在我市開展作業(yè)。2日8時至3日8時，四子王旗、察右中旗、卓資縣、察右后旗、商都縣、化德縣和涼城縣開始地面作業(yè)；2日14時至3日8時，豐鎮(zhèn)市、察右前旗、集寧區(qū)及興和縣開始地面作業(yè)。3日8時至4日8時，四子王旗、察右中旗、卓資縣、察右后旗、商都縣、化德縣、涼城縣、豐鎮(zhèn)市、察右前旗、集寧區(qū)及興和縣繼續(xù)地面作業(yè)。

此次人工增雨作業(yè)，烏蘭察布市共開展火箭增雨作業(yè)13點次，煙爐作業(yè)10點次，發(fā)射增雨火箭113枚，燃放煙條176根，協(xié)調自治區(qū)氣象局在我市開展飛機增雨作業(yè)，確保人影作業(yè)科學高效開展。

5" 人工增雨作業(yè)效果

此次人工增雨作業(yè)區(qū)域覆蓋烏蘭察布市大部分地區(qū)，使用內蒙古人工影響天氣效果評估軟件對此次作業(yè)進行效果評估，作業(yè)影響面積為4 861.33 km2，受自然降水與人工增雨作業(yè)共同影響增加降水量約為1 669.16萬t。此次降水過程人工增雨效果顯著，可有效緩解干旱，對牧草返青、濕地湖泊補水亦十分有利，降水將增加空氣和地表濕度，對降低森林草原火險等級有積極作用，更能抑制沙塵天氣發(fā)展，可有效凈化空氣，減少病原微生物在空氣中的漂浮度，降低春季流感發(fā)病率。

根據(jù)2023年4月4日土壤墑情監(jiān)測結果顯示，我市主要以一類墑和二類墑為主，相比3月31日墑情情況有明顯改善，此次強降水過后，土壤接墑，上下濕土相接，土壤中所含水分能滿足后期農作物出苗或生長的需要。隨著積雪融化，能夠給土壤提供有效補給，氣象條件非常有利于土壤增墑保墑，對即將開始的春耕春播生產工作非常有利，建議各地抓住有利時機搶墑播種。

6" 結論

受高空槽和地面倒槽的影響，2023年4月2日至4日烏蘭察布市出現(xiàn)了大范圍的強降水天氣過程，過程降水量在19.8～58.7 mm，最大積雪深度23 cm，此次降水過程降水量級較大，突破同期歷史極值。目前我市大部農區(qū)處于備耕階段，僅部分地區(qū)開始小麥播種，建議各地避開降水及大風降溫天氣，抓住晴好天氣適時開展整地備耕和趁墑?chuàng)尣スぷ鳎_保春播按期進行。土壤濕度過大地塊及時整地晾墑，減少潮塌的不利影響。

此次人工增雨有效應對春季干旱災害對農牧業(yè)的影響，為我市小麥出苗，玉米和馬鈴薯種植提供了有利條件。為合理規(guī)劃生產布局，因地制宜采取措施，最大限度地減輕氣象災害造成的經(jīng)濟和社會損失，對保障經(jīng)濟社會良好快速的發(fā)展具有重要意義。

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